40-09: Citogenética y citogenómica

La citogenética es el estudio de los cromosomas mediante microscopia de luz. La constitución cromosómica de una sola célula o de un individuo entero se especifica mediante una notación estandarizada. Primero se realiza el recuento total de cromosomas, seguido del complemento cromosómico sexual y luego de cualquier anomalía. Todos los autosomas se designan por números del 1 al 22. Un signo más (+) o menos (—) indica, respectivamente, una ganancia o pérdida de material cromosómico. Por ejemplo, un varón sano es 46,XY, mientras que una niña con síndrome de Down causado por trisomía 21 es 47,XX,+21; un niño con síndrome de Down causado por la translocación del cromosoma 21 al cromosoma 14 en un espermatozoide o un óvulo es 46,XY,—14,+t (14;21).

Los análisis cromosómicos se realizan mediante el crecimiento de células humanas en el cultivo de tejidos, inhibiendo químicamente la mitosis y luego mediante la tinción, observación, fotografía, clasificación y recuento de todos los cromosomas. La visualización de todos los cromosomas se denomina cariotipo (eFig. 40–1) y es el resultado final del aspecto técnico de la citogenética.

Los especímenes para el análisis citogenético pueden obtenerse para análisis rutinarios de la sangre periférica, en cuyo caso se examinan los linfocitos T; del líquido amniótico para el cultivo de amniocitos; de células trofoblásticas de las vellosidades coriónicas; de la médula ósea; y de fibroblastos cultivados, generalmente obtenidos de un biopsia cutánea. Se deben examinar suficientes células de forma que exista una probabilidad estadísticamente muy baja de pasar por alto una línea celular citogenéticamente distinta (en una situación de mosaicismo). Para la mayor parte de las indicaciones clínicas, se examinan y cuentan 20 mitosis bajo visualización microscópica directa, se fotografían dos y se preparan los cariotipos. La observación de aberraciones suele dar lugar a un escrutinio más extenso y, en muchos casos, a un análisis más detallado de la muestra original.

Se pueden utilizar diversos métodos para revelar patrones de bandas, exclusivos de cada par de cromosomas, en el análisis de las aberraciones. El número de bandas que se pueden visualizar depende de qué tan “extendidos” están los cromosomas, lo que a su vez depende principalmente de cuán temprano se haya detenido la mitosis en la metafase (o incluso en la profase para obtener bandas más extensas). El cariotipo “estándar” revela unas 400 bandas por conjunto haploide de cromosomas, mientras que un cariotipo en la profase podría revelar cuatro veces ese número. Por muy útiles que sean los cariotipos extendidos en determinadas circunstancias clínicas, su interpretación suele ser difícil, en términos del tiempo y esfuerzo necesarios y a causa de la ambigüedad sobre lo que es anormal, lo que es una variación normal y lo que corresponde a un artefacto técnico. La hibridación in situ con sondas de DNA para cromosomas o regiones cromosómicas específicos puede etiquetarse y utilizarse para la identificación de aberraciones sutiles. Dada la técnica adecuada, la hibridación con fluorescencia in situ (FISH, fluorescent in situ hybridization) tiene sensibilidad y especificidad cercanas a 100%. Las puntas de los cromosomas se denominan telómeros. Un área de particular relevancia es el uso de FISH para detectar pequeñas deleciones en las regiones de los cromosomas justo proximales a sus extremos (subteloméricas).

Cada vez más, la citogenética clásica se reemplaza por citogenómica, en la que el DNA de un paciente se analiza en una plataforma de matriz (matriz génica). Las matrices génicas de uso comercial están evolucionando rápidamente. Las matrices génicas originales utilizaban solo entre 400 y 600 sondas que incluían todos los sitios de deleciones e inserciones de importancia clínica conocida, así como regiones de importancia incierta. Hoy en día, se utilizan millones de sondas que abarcan el genoma.

La hibridación genómica comparativa (matriz CGH, comparative genomic hybridization array) requiere una muestra testigo con la que se compara el DNA del paciente. Las deleciones y duplicaciones se detectan fácilmente, y el software bioinformático se puede ajustar para denominar como anormal cualquier grado de desviación del testigo. Las matrices basadas en polimorfismos de nucleótido único no requieren testigo, pero examinan el DNA del paciente en busca de regiones en las que existe una variación inesperada en la relación entre la heterocigosidad esperada de los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP, single nucleotide polymorphism). Estos métodos también se pueden utilizar para obtener el genotipo de locus específicos. Actualmente, la única aberración citogenética clásica que se puede omitir en el análisis de matrices génicas es una translocación equilibrada que no implica la pérdida de la secuencia de nucleótidos.

Las indicaciones actuales se enumeran en el eCuadro 40–2. Se ha comprobado que una amplia gama de síndromes clínicos está asociada con aberraciones cromosómicas, y el análisis del genoma resulta útil cada vez que se descubre que un paciente presenta las manifestaciones de uno de estos síndromes. Cuando se revela una aberración cromosómica, el médico no solo obtiene información valiosa sobre el pronóstico del paciente, sino que los padres obtienen información sobre la causa de los problemas de su hijo y se puede aconsejar a la familia de forma precisa, y por lo general con tranquilidad, sobre los riesgos de recurrencia.

La discapacidad intelectual es un componente frecuente de los síndromes de malformación congénita. Cualquier persona con discapacidad intelectual inexplicable debe ser sometida a análisis genómicos.

Los estudios que utilizan sondas fluorescentes para secuencias genéticas subteloméricas muestran reordenamientos o deleciones sutiles en casi 6% de los pacientes que tienen discapacidad intelectual inexplicable, con o sin características dismórficas. Estos cambios se producen a causa de una mutación de novo o por reordenamientos causadas por translocaciones parentales equilibradas. La mayor parte de las aberraciones son demasiado pequeñas para ser detectadas mediante análisis citogenéticos rutinarios; la evolución de las tecnologías de matrices génicas ha mejorado considerablemente la detección de la causa del fenotipo del paciente a más del 20%.

Las anomalías de la diferenciación sexual solo se pueden entender después de aclarar el sexo genético del paciente. El tratamiento hormonal y la cirugía plástica pueden determinar hasta cierto punto el sexo fenotípico, pero el sexo genético viene dictado por el complemento de los cromosomas sexuales. El ejemplo más conocido de dicotomía entre el sexo genético y el sexo fenotípico es el síndrome de feminización testicular, en el que la constitución cromosómica es 46,XY pero, a causa de un defecto en la proteína receptora de testosterona (especificada por un gen del cromosoma X), el fenotipo externo es completamente femenino.

El fracaso o retraso en el desarrollo de las características sexuales secundarias ocurre en el síndrome de Turner (la causa más común es una forma de aneuploidía, es decir, monosomía para el cromosoma X, 45,X), en el síndrome de Klinefelter (el cariotipo más común es 47,XXY), y en otras aberraciones cromosómicas menos frecuentes.

La talla alta es quizás la única característica fenotípica consistente asociada a tener un cromosoma Y adicional (cariotipo 47,XYY); la mayor parte de los varones con esta aberración cromosómica llevan vidas normales y, por lo tanto, la talla alta en un varón no es indicación para un análisis cromosómico. Sin embargo, cierta evidencia sugiere que esta aberración se asocia con una mayor prevalencia de trastornos del aprendizaje. Además, el síndrome de Klinefelter a menudo causa talla alta, aunque con un hábito eunucoide y problemas de aprendizaje y del comportamiento. Por lo tanto, la combinación de trastornos del aprendizaje o del comportamiento y el aumento inesperado de la talla en un varón podrían ser indicación para un análisis citogenético.

Como se explica a continuación, la mayor parte de los tumores se asocian con aberraciones cromosómicas, algunas de las cuales son muy específicas para ciertas neoplasias malignas. El análisis genómico del tejido tumoral puede ayudar en el diagnóstico, pronóstico y tratamiento.

Siempre que se demuestre que una persona tiene una translocación cromosómica, ya sea equilibrada, asintomática o desequilibrada, que causa un síndrome, el médico debe considerar la importancia de identificar el origen de la translocación. Si el probando es un niño y los padres están interesados en tener más hijos, ambos padres deben someterse a estudios genéticos y, si es posible una translocación equilibrada, se realizan estudios citogenéticos. El cuestionamiento de hasta dónde debe llegar el médico de atención primaria o los médicos especialistas consultantes en el seguimiento de una traslocación a lo largo de los miembros de una familia aún no se resuelve por sus implicaciones legales, éticas y médicas. Ciertamente, el probando (si es adulto) o los padres del probando deben recibir asesoría y analizar los riesgos potenciales para los familiares. El médico debe documentar, tanto en el expediente médico como por correspondencia, que individuos específicos, identificados por nombre han decidido revelar datos relevantes de la familia extendida y que ellos asumen la responsabilidad.

La incapacidad para tener descendencia ya sea por problemas para concebir o como resultado de abortos espontáneos repetidos, es un problema frustrante y desalentador para las parejas afectadas y para sus médicos. Los avances considerables en la comprensión urológica y ginecológica sobre la infertilidad han beneficiado a muchas parejas. Sin embargo, las aberraciones cromosómicas siguen siendo un problema importante en la medicina reproductiva y el análisis genómico debería utilizarse en algún momento en las valoraciones ampliadas. La infertilidad es común en los síndromes de Klinefelter y Turner, cualquiera de los cuales puede estar asociado con signos externos leves, especialmente si la aberración cromosómica es un mosaicismo. Cualquier aborto espontáneo precoz puede deberse a una aneuploidía fetal. La recurrencia puede deberse a una translocación parental que predispone a un cariotipo fetal desequilibrado.